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伟世通渐进式创新和下一代智能汽车展望

2020-02-22 22:03:30·  来源：佐思汽车研究  
　
本资料编译自伟世通CTO兼高级副总裁Markus Schupfner2019年11月的演讲材料。伟世通产品组合包括：仪表板，平视显示器，座舱电脑（控制器），信息娱乐系统，显示
本资料编译自伟世通CTO兼高级副总裁Markus Schupfner2019年11月的演讲材料。
伟世通产品组合包括：仪表板，平视显示器，座舱电脑（控制器），信息娱乐系统，显示系统，联网系统，自动驾驶系统等。根据第三方机构研究，伟世通目前是排名前五的智能联网汽车一级供应商，数字仪表第一名，中控显示第二名。   
座舱电子的发展历程如下：2008专有嵌入式信息娱乐系统→2011全数字仪表→2015苹果CarPlay和Android Auto→2018座舱域控制器→2020本地化Android信息娱乐系统→2021多显示模块+ADAS L2 +HMI→2022自适应座舱。
座舱安全的发展历程如下：2009自动紧急制动→2014车道保持辅助→2017单车道高速辅助→2018公路驾驶辅助与换道→2020 E-NCAP+REM+VRUs→2021适用于L2 Hands-Off的WP29标准→2022适用于L2Hands-Off的联合国标准。
座舱电子的主要发展趋势：
•电动汽车和安全驱动的仪表数字化
•CarPlay和Android Auto赢得信息娱乐之战
•从分散式ECU到集中式座舱域控制器
•带ADASHMI的多显示器数字座舱
•自适应座舱融合车内监控和ADAS环境
座舱安全的主要发展趋势：
•更加关注改进L2级ADAS （指L2+）
•需要传感器融合，并提高算力
•仅在美国和日本允许L2级脱手驾驶
•联合国WP29工作组正在制定新规范
•预计2022年联合国有关脱手驾驶的规范将增加ADAS/AD控制器的需求
座舱域控制器的基本要求是：多显示器，集中计算，可扩展性，多核。而自动驾驶域控制器的基本要求是：集中式传感器融合，可扩展的GPU功能，抽象和安全，开放。
 
伟世通分别推出了座舱域控制器和自动驾驶域控制器。其中座舱域控制器叫SmartCore，是服务于多个显示器和多应用程序的安全集中式计算平台，让座舱具有更高的性价比，提供从入门级到高级功能的可扩展性，提供快速集成的中间件和工具。
伟世通自动驾驶域控制器叫Drivercore，带三大模块：Compute、Runtime和Studio。Compute具备从2 TFLOPS到20 TFLOPS的算力，提供失效安全和信息安全的模块化设计；Runtime提供安全的通讯，并易于集成到车辆；Studio提供开放的研发生态系统。
EE架构的变革正在改变整车布局。为什么需要新的电子电气架构？主要是由于行业发展的挑战和汽车新技术的进步。尤其是汽车以太网TSN改变了未来的电子电气架构。
行业发展的挑战有：
•ECU数量大幅增加（超过100个）
•需要更多的传感器/执行器/计算力
•硬件/软件分离：生态开发合作伙伴的集成
•车辆线束重量和生产成本的增加（最长5千米，>50千克，生产时间超过1000小时）
•故障安全，容错操作，信息安全
•云端/边缘侧的无缝连接和升级
汽车新技术的发展包括：
•以太网时间敏感网络（TSN）
•面向服务的体系结构（SOA）：应用连接到虚拟域/区域
•并行计算承载，确保失效安全，容错操作和失效可操作
•微服务
•永久系统/软件/数据可升级性
目前，汽车内部的网络设施主要是基于域的架构。针对每个关键功能都有不同的域：一个域用于车身控制，一个域用于信息娱乐，一个域用于远程信息处理，一个域用于动力总成等等。通常情况下，不同的域使用不同网络协议的组合（如CAN、LIN、FlexRay等协议）。
随着网络复杂性的不断提高，这种不同的域使用不同协议的方法效率越来越低。因此，在未来几年中，将需要从目前基于域的体系架构转向区域（Zonal）体系架构。
伟世通预计，2024年以后的汽车区域体系架构特点有：
•具有高带宽和真正实时通信功能的以太TSN主干网
•所有传感器和执行器均由可扩展的区域网关ECU处理
•区域体系架构将融合车辆新功能新技术和重量成本优势
2028年以后的区域体系架构特点有：
•进一步将处理单元整合到一个“超级”计算设备中，包括冗余
•处理器刀片提供可扩展的计算能力
•重用汽车以太TSN主干架构
区域体系架构的提供良好的可扩展性，包括从入门到豪华车型的多种扩展选择。
 
区域体系架构包括两个核心设备：区域网关ECU和Super Core （中央计算平台）。
区域网关ECU提供和分发数据及电力，支持车辆特定区域的功能；支持传感器、执行器等接口；以10baseT1以太网替换其他网络协议如CAN FD、Flexray等；充当网关、交换机和智能接线盒。
Super Core （中央计算平台）则充当车内应用服务器，是一个具有多GiG接口，采用多个SoC的控制单元。Super Core支持面向服务的体系结构（SoA），是一个完全可扩展和可升级的平台，可连接到边缘服务器和云端服务器。
上图是一个典型的区域体系架构案例。在一辆L2+车辆上，将139个ECU分配到11个区域，分别连接到8个区域ECU+3个Super Core。车辆边缘的区域ECU是为了最大限度地减少功能实现路径，三个SuperCore ECU则设置在车辆中间。
 本案例的优点包括：
1.通过6到11个区域ECU实现线束的节省；
2.区域体系架构可节省50%以上的线束长度，既节省了控制/数据线束，也节省了电力线束，还减少了线束的生产时间；
3.标准化的区域ECU部署可以通过变化调整，适当增减实现灵活部署，还可以分配电力并提供保护。
关于电子电器架构的发展趋势，简单总结如下表：
 
展望未来，L3自动驾驶系统大概需要20000 GFLOPS的GPU，1000kDMIPS的CPU，以及200w的功耗。
 
 
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